El tiro parabólico es un fenómeno físico que describe el movimiento de un objeto lanzado en un ángulo respecto a la horizontal. Este tipo de movimiento sigue una trayectoria curva conocida como parábola, y su estudio es esencial en campos como la física y la ingeniería. Los ejercicios de tiro parabólico son una herramienta fundamental para comprender y aplicar los principios de la cinemática y la dinámica en situaciones prácticas.

En estos ejercicios, se exploran conceptos como la altura máxima alcanzada por el proyectil, el alcance horizontal, la velocidad inicial y el ángulo de lanzamiento.

1

Una pelota se lanza a y a un ángulo de respecto a la horizontal. ¿Cuál es su altura a los 2 segundos?

Solución

1Establecemos las direcciones hacia arriba y a la derecha como positivas; con ello, la aceleración vertical es . La aceleración horizontal siempre es cero, por lo que la velocidad horizontal es constante.


Altura maxima en tiro parabolico


2 Indicamos los datos conocidos



3 Para calcular la altura usamos la fórmula



4Sustituimos los datos conocidos



de donde se obtiene .

2

Un avión con velocidad de deja caer una caja de provisiones a 500 metros del suelo. ¿Cuál es el desplazamiento de la caja a los 2 segundos?

Solución

1Establecemos las direcciones hacia abajo y a la derecha como positivas; con ello, la aceleración vertical es . La aceleración horizontal siempre es cero, por lo que la velocidad horizontal es constante.


Tiro parabolico de un avion


2 Indicamos los datos conocidos



3 Para calcular la distancia que recorre la caja en 2 segundos, usamos la fórmula


3

Se dispara un proyectil desde el nivel del suelo con un ángulo de con respecto al suelo. La velocidad inicial del proyectil es , ¿cuál es la altura máxima que alcanza el proyectil y en cuánto tiempo la alcanza?

Solución

1 La altura máxima del proyectil se encuentra con la parte vertical del movimiento


Tiro parabolico con velocidad inicial y angulo conocidos


Establecemos las direcciones hacia arriba y a la derecha como positivas; con ello, la aceleración vertical es . La aceleración horizontal siempre es cero, por lo que la velocidad horizontal es constante.


2 Indicamos los datos conocidos



3 Calculamos las componentes horizontal y vertical de la velocidad inicial



4Notamos que al alcanzar su altura máxima



5Como en la parte vertical del movimiento la aceleración es constante, se tiene un problema de MRUA, por ello empleamos la fórmula



6Para encontrar el tiempo, empleamos


4

Un jugador de la NFL realiza un despeje con velocidad inicial de con un ángulo de respecto al suelo. ¿Cuál es el tiempo de vuelo del balón?, ¿cuál es el alcance horizontal del balón?

Solución

1Establecemos las direcciones hacia arriba y a la derecha como positivas; con ello, la aceleración vertical es . La aceleración horizontal siempre es cero, por lo que la velocidad horizontal es constante.


Tiempo de vuelo de un despeje en la NFL


2 Indicamos los datos conocidos



3 Calculamos las componentes horizontal y vertical de la velocidad inicial



4Notamos que para encontrar el tiempo de vuelo



5Como en la parte vertical del movimiento la aceleración es constante, se tiene un problema de MRUA, por ello sustituimos los datos conocidos en la fórmula



de donde se obtiene y segundos, que corresponden a las posiciones inicial y final del balón, respectivamente.


6Para encontrar el alcance horizontal, empleamos



En la NFL la distancia se mide en yardas, por lo que el alcance horizontal es igual a yardas.

5

Un jugador de futbol se encuentra a 70 metros de la portería contraria y en pocesión del balón, observa que el guardameta se encuentra fuera del área y estima que le tomará al menos 5 segundos el regresar al arco. Si el jugador golpea el balón a con respecto al suelo. Encuentra velocidad a la que debe golpear el balón para que este entre en la portería.

Solución

1Establecemos las direcciones hacia arriba y a la derecha como positivas; con ello, la aceleración vertical es . La aceleración horizontal siempre es cero, por lo que la velocidad horizontal es constante.


Tiro parabolico en el campo de futbol


2 Indicamos los datos conocidos



3 Expresamos en términos de las componentes horizontal y vertical de la velocidad inicial



4Como en la parte horizontal del movimiento la aceleración es cero, la velocidad es constante y se tiene un problema de MRU, por ello sustituimos los datos conocidos en la fórmula



de donde se obtiene .

6

Un jugador de beisbol lanza la pelota con un ángulo de respecto de la horizontal a . Si un compañero recibe la pelota a la misma altura que fue lanzada, ¿a qué distancia se encuentran separados ambos jugadores?

Solución

1Establecemos las direcciones hacia arriba y a la derecha como positivas; con ello, la aceleración vertical es . La aceleración horizontal siempre es cero, por lo que la velocidad horizontal es constante.


Tiro parabolico en el beisbol


2 Indicamos los datos conocidos



3 Calculamos las componentes horizontal y vertical de la velocidad inicial



4La distancia entre los dos beisbolistas es igual al alcance horizontal. Para encontrar este alcance se requiere el tiempo de vuelo



de donde se obtiene y segundos, que corresponden a las posiciones inicial y final de la pelota, respectivamente.


5Para encontrar el alcance horizontal, empleamos


7

Se patea un balón desde el suelo a un ángulo de y con velocidad inicial de . ¿Cuál es el alcance horizontal del balón?

Solución

1Establecemos las direcciones hacia arriba y a la derecha como positivas; con ello, la aceleración vertical es . La aceleración horizontal siempre es cero, por lo que la velocidad horizontal es constante.


Tiro parabolico en un pase de futbol


2 Indicamos los datos conocidos



3 Calculamos las componentes horizontal y vertical de la velocidad inicial



4Para encontrar este alcance se requiere el tiempo de vuelo



de donde se obtiene y segundos, que corresponden a las posiciones inicial y final del balón, respectivamente.


5Para encontrar el alcance horizontal, empleamos


8

Se disparan dos proyectiles desde el suelo, ambas con velocidad inicial de y ángulos de y . ¿Cómo son los alcances de ambos proyectiles?

Solución

1Establecemos las direcciones hacia arriba y a la derecha como positivas; con ello, la aceleración vertical es . La aceleración horizontal siempre es cero, por lo que la velocidad horizontal es constante.


2 Indicamos los datos conocidos



3 Calculamos las componentes horizontal y vertical de la velocidad inicial del primer proyectil



Para el segundo proyectil



4Para encontrar el alcance se requiere el tiempo de vuelo. Para el primer proyectil se tiene



de donde se obtiene y segundos, que corresponden a las posiciones inicial y final del balón, respectivamente.


Para el segundo proyectil se tiene



de donde se obtiene y segundos, que corresponden a las posiciones inicial y final del balón, respectivamente.


5El alcance horizontal del primer proyectil



El alcance horizontal del segundo proyectil



Luego, ambos alcances horizontales son iguales. De hecho, los alcances de cualesquiera dos ángulos complementarios son iguales.

9

Una bala se dispara horizontalmente a 2 metros sobre el nivel del suelo. Si la velocidad inicial de la bala es . ¿En cuánto tiempo choca la bala con el suelo?

Solución

1Establecemos las direcciones hacia abajo y a la derecha como positivas; con ello, la aceleración vertical es . La aceleración horizontal siempre es cero, por lo que la velocidad horizontal es constante.


Tiro parabolico de una bala


2 Indicamos los datos conocidos



3 Para calcular el tiempo de vuelo, usamos la fórmula



4Sustituimos los datos conocidos



de donde se obtiene y segundos. Elegimos el tiempo positivo, ya que no tiene sentido el tiempo negativo.

10

Un avión con velocidad de deja caer una caja de provisiones a 500 metros del suelo. ¿Cuál es el desplazamiento de la caja?

Solución

1Establecemos las direcciones hacia abajo y a la derecha como positivas; con ello, la aceleración vertical es . La aceleración horizontal siempre es cero, por lo que la velocidad horizontal es constante.


Tiro parabolico de un avion


2 Indicamos los datos conocidos



3 Para calcular el tiempo de vuelo, usamos la fórmula



4Sustituimos los datos conocidos



de donde se obtiene y segundos. Elegimos el tiempo positivo, ya que no tiene sentido el tiempo negativo.


5 Para calcular la distancia que recorre la caja, usamos la fórmula


Si tienes dudas, aquí puedes consultar la teoría.

¿Te ha gustado este artículo? ¡Califícalo!

4,33 (201 nota(s))
Cargando...
gaspar

Gaspar

Soy matemático y es un placer poder compartir mi gusto por las matemáticas.